一種家庭無線網絡及其實現方法
2023-04-24 10:56:31
專利名稱：一種家庭無線網絡及其實現方法
技術領域：
本發明涉及無線通訊技術領域，尤其涉及一種家庭無線網絡及其實現方法。
技術背景
近年來，通信技術得到了迅猛發展，如果說網絡技術實現了世界各處的互聯互通， 那麼無線通信技術則將人們從固定接入地點限制和網絡布線的繁瑣中解脫出來，做到隨 時、隨地、移動的信息交互。
隨著通信技術的日益更新，人們對於家庭網絡化、自動化的需求也在逐步升級。不 僅要求家中的計算機等智能設備能夠接入網際網路，還需要智能家電通過網絡與外界交互， 甚至遠在外地也能對家中的電子設備進行安全的操作。
目前，3G (The Third Generation，第三代移動通信技術)和未來的4G (第四代移 動通信技術)技術可以實現移動寬帶接入功能，而802. 11、藍牙、Zigbee (—種無線傳感器 網絡)等技術可以實現家庭內部的無線網絡。但如何將這二者結合，現有技術中尚未提出相 應的解決方案。發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種家庭無線網絡及其實現方法，既可以通過該家 庭無線網絡進行普通數據業務，也可以對該家庭無線網絡進行安全遠程訪問控制。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種家庭無線網絡，所述家庭無線網絡包括 無線節點和網關，所述網關進一步包括遠程訪問控制器和網際網路(Web)應用接口，所述無線節點用於，通過所述網關接入無線寬帶接入網絡；所述遠程訪問控制器用於，當遠程終端通過所述無線寬帶接入網絡訪問所述無線節點 時，對所述遠程終端的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制；所述Web應用接口用於，為授權用戶提供對所述無線節點進行訪問的Web應用接口。
進一步地，所述網關還包括家庭設備接口控制器，所述家庭設備接口控制器與所 述無線節點以基於通用即插即用(UPnP)的方式連接，組成一個共享的家庭內部網絡。
進一步地，所述家庭設備接口控制器進一步包括802. 11、無線區域網(LAN)、藍 牙，和/或ZigBee主控設備；所述無線節點包括但不限於支持802. 11協議的數據通信設備；支持藍牙協議的智能 設備；支持ZigBee協議的智能家電、智能設備、監控器。
進一步地，所述網關還包括無線寬帶網絡適配器，用於將所述無線節點接入所述 無線寬帶接入網絡。
進一步地，所述網關還包括服務質量控制器，用於根據預先的配置對所述家庭內 部網絡中的各無線節點間的通訊質量進行控制。
進一步地，所述網關還包括配置策略接口，用於完成如下配置中的一種或任意組 合寬帶配置，用於對所述無線寬帶網絡適配器進行配置； 安全策略配置，用於配置所述遠程訪問控制器的安全控制策略； Web應用配置，用於配置所述Web應用接口的訪問接口 ； QoS配置，用於配置所述無線節點的服務質量的策略；設備接入控制列表，用於制定所述家庭設備接入控制器中允許接入所述家庭內部網絡 的接入允許策略；接口設備配置，用於對所述主控設備進行配置。
本發明還提供了一種家庭無線網絡的實現方法，所述方法包括 家庭內部網絡中的無線節點通過網關接入無線寬帶接入網絡；遠程終端通過所述無線寬帶接入網絡訪問所述無線節點時，所述網關對所述遠程終端 的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制，以及對所述無線節點進行訪問 的Web應用接口。
進一步地，所述家庭內部網絡包括但不限於802. 11協議族、LAN、藍牙、ZigBee網 絡。
進一步地，所述無線節點包括但不限於支持802. 11協議的數據通信設備；支持 藍牙協議的智能設備；支持ZigBee協議的智能家電、智能設備、監控器。
進一步地，所述家庭內部網絡中的各無線節點採用共享帶寬的方式與所述無線寬 帶接入網絡進行交互，其中所述交互包括純數據傳輸以及基於Web的服務。
進一步地，所述無線寬帶接入網絡包括但不限於既存的寬帶碼分多址(WCDMA)、 CDMA2000、時分同步碼分多址(TD-SCDMA)、全球微波互聯接入(WiMax)、時分雙工(TDD) /頻 分雙工(FDD)-長期演進LTE無線網絡。
進一步地，所述方法還包括根據預先的配置對家庭內部網絡中的各無線節點間 的通訊質量進行控制。
採用本發明技術方案，不僅能使家庭內部的無線節點接入既存的無線寬帶接入 網，與外界進行普通的數據通信，還能夠通過無線寬帶接入網對家庭內部的智能設備進行 訪問控制。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1為本發明實施例的家庭無線網絡的應用場景示意圖； 圖2為本發明實施例的網關的組成示意框圖。
具體實施方式
本發明的基本思想在於，提供一種實現移動無線寬帶接入功能，與家庭內部的無 線網絡相結合的家庭無線網絡，在實現家庭內部節點接入外部網絡的基本功能的同時，還 能夠實現通過外部網絡訪問家庭內部節點，從而讓人們體會到無論何時何地都能將家帶在 身邊的感覺。
基於上述思想，本發明提供一種家庭無線網絡的實現方法，具體採用如下技術方案家庭內部網絡中的無線節點通過網關接入無線寬帶接入網絡； 遠程終端通過所述無線寬帶接入網絡訪問所述無線節點時，所述網關對所述遠程終端 的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制，以及對所述無線節點進行訪問 的Web應用接口。
進一步地，家庭內部網絡包括但不限於802. 11協議族網絡、LAN (Local Area Network，無線區域網)網絡、藍牙、ZigBee網絡。
進一步地，無線節點包括但不限於筆記本、PC等通過802. 11協議族進行高速數 據通信的設備；小型的支持藍牙協議的智能設備；低速的功能簡單的支持ZigBee協議的智 能家電和監控器。
進一步地，所述家庭內部網絡中的各無線節點採用共享帶寬的方式與所述無線寬 帶接入網絡的交互。
進一步地，所述交互包括純數據傳輸以及基於Web的服務。
進一步地，所述無線寬帶接入網絡包括但不限於既存的WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access,寬帶碼分多址)、CDMA2000、TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,時分同步石馬分多址)、WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互聯接入)、TDD (Time Division Duplexing,時分雙工)/FDD (Frequency Division Duplexing,步頁分雙工)-LTE (Long Term Evolution，長期演進系統)無線網絡。
進一步地，所述方法還包括根據預先的配置對家庭內部網絡中的各無線節點間 的通訊質量進行控制。
為了便於闡述本發明，以下將結合附圖及具體實施例對本發明技術方案的實施作 進一步詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵 可以相互任意組合。
實施例一如圖1所示，本發明實施例中提供的家庭無線網絡主要包括家庭內部的無線節點，以 及家庭內部的網關。
參見圖1，所述無線節點，包括但不限於筆記本、PC (個人計算機)等通過802. 11 協議族進行高速數據通信的設備；小型的支持藍牙協議的智能設備；低速的功能簡單的支 持ZigBee協議的智能家電和監控器等。
所述網關，對外能夠接入既存的無線寬帶接入網絡(例如一個能夠提供基於IPv4/ IPv6協議族的3G/4G寬帶核心網)，對內能夠與家庭內部的網絡進行交互，起到內外網絡 交互的橋梁作用。其中，家庭內部網絡包括但不限於802. 11協議族網絡、LAN網絡、藍牙、 ZigBee網絡等。並且該網關使內部網絡採用共享帶寬方式通過既存的3G/4G無線寬帶網絡 與外界互聯互通。
其中，所述既存的3G/4G網絡，包括但不限於WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax、 TDD/FDD-LTE無線網絡等。
如圖2所示，本實施例中，所述位於家庭內部的網關進一步包括如下功能實體 1. 3G/4G無線寬帶網絡適配器，用於接入外部寬帶核心網絡；2.家庭設備接口控制器，用於提供家庭內部網絡與外部網絡的交互功能(包括純數據 傳輸以及基於Web的服務)。
其內部有包括但不限於802. 11、LAN、藍牙、ZigBee等的相互獨立的接入訪問設備 或主控設備。這些設備使家庭中的網絡節點與接口控制器以基於UPnP (Universal Plug and Play，通用即插即用)的方式連接，構成一個內部共享網絡，共用外部網絡的帶寬。每當 一個家庭無線節點接入該網關時，由接口控制器負責動態分配內部IP。
3.家庭設備QoS (服務質量)控制器，用於根據預先的配置對家庭內部各個節點 間通訊質量進行控制。比如，為通過ZigBee方式連接的節點提供最及時且具有最高可靠性 的服務質量，為通過802. 11方式連接的節點僅提供盡力而為的服務質量。
4.遠程訪問控制器，用於根據預置的策略提供網絡層以上的安全連接，防止未授 權用戶對家庭內部網絡進行訪問和操作，並為通過驗證的用戶提供一個安全保密的機制與 內部網絡設備進行交互。
5. Web應用接口，用於提供基於Web的服務。該服務包括但不限於提供對家庭 設備進行控制的接口，提供獲取家庭設備狀態的接口等。遠程用戶一旦通過了遠程訪問控 制器中的訪問控制器的身份驗證，就可以利用遠程訪問控制器中提供的安全機制使用這些 web應用接口。
6.配置策略接口，用於提供一個內部配置接口以及一系列的配置策略。用戶通過 該接口可以配置如下策略中的一種或任意組合寬帶配置，用來對3G/4G無線寬帶網絡適配器進行配置； 安全策略配置，用來指定和配置一整套的安全套件；Web應用配置，允許管理員配置一系列的訪問接口，下載若干個應用程式，以提供指定 的功能集合供遠程訪問；QoS配置，允許管理員對家庭網絡設備的服務質量根據實際需要指定一系列的策略； 設備接入控制列表，允許管理員對可以接入家庭網絡的設備根據預置策略進行接入允 許控制。對不符合策略的設備不允許接入本家庭的網絡；接口設備配置，允許管理員對家庭內部接入點或主控設備進行配置。比如，配置掛接在 網關上的ZigBee設備為全功能主控設備，配置掛接在網關上的802. 11設備為一個接入訪 問點等。
進一步地，上述功能實體/設備間的協作方式描述如下A，家庭外部網絡，如WiMax網絡與網關中的無線寬帶網絡適配器進行數據通信。當網 關連接到外部無線寬帶網時，會從寬帶服務商獲得一個外網IP位址。該地址用於家庭內部 與網際網路上的其他用戶進行交互。
B，家庭內部的節點通過網關中的家庭設備接口控制器中相應的主控設備進行數 據通信。例如，802. 11協議節點通過接口控制器中的802. 11主控設備進行通信，ZigBee協 議節點通過接口控制器中的支持ZigBee協議的主控設備進行通信。這些節點連接到網關 後，會由接口控制器為它們分配一個家庭內部的專用IP位址。接口控制器會自動為通信的 數據進行內外IP位址的轉換工作。該轉換已有成熟技術。
C，所有經過設備接口控制器的數據都要經過家庭設備QoS (服務質量)控制器的 協調。該QoS控制器能夠根據用戶需要進行配置，對不同設備提供不同類型的服務。比如，802. 11設備通信數據量很大，但實時性和可靠性要求不高，但ZigBee設備則完全相反。該 QoS控制器就可以配置成為ZigBee設備的數據提供高優先級和更高可靠性的傳輸。
D，對於內網設備主動發起連接的通信，數據在經過QoS控制器協調後直接與無線 寬帶網絡適配器或設備接口控制器進行數據交換。
E，對於來自外部的對家庭內部設備的訪問控制操作，為了保證家庭內部的安全， 網關僅僅提供基於Web的操作。任何操作都要經過遠程訪問控制器。該控制器會根據用戶 配置的規則對外網用戶及其權限進行控制，並提供IP層或傳輸層的安全訪問機制。當外部 用戶通過訪問控制器的允許後，將會使用Web應用接口對內部設備進行訪問。Web應用接口 為外網用戶提供一個Web頁面，會通過網頁連結形式提供特定的訪問接口，外網用戶可以 通過這些接口對家庭內部網絡進行操作。
F，配置策略接口只能由管理員使用特定的用戶名密碼，使用網關上的專用有線接 口進行登錄配置。通過該接口，管理員可以設置網關的各種配置。
下面將結合具體應用示例對本發明提供的家庭無線網絡做進一步介紹。
應用示例1 普通數據通信某用戶會打開網關，並使得網關中的無線寬帶網絡適配器與家庭外部的3G/4G網絡 (如WCDMA)進行連接，並獲得一個網際網路上的IP位址。然後用戶在家裡使用筆記本電腦通 過802. 11協議無線上網，該筆記本會連接到網關中接口控制器上的802. 11主控模塊，該模 塊會為用戶的筆記本分配一個家庭內部IP位址。所有發向外部的數據包會被轉換成因特 網IP，經過網關中QoS控制的協調，通過無線寬帶網絡適配器發向網際網路上的對端用戶。對 於來自網際網路上的數據，會通過與上述描述相反的路逕到達用戶的筆記本電腦。這樣，用戶 就可以在家中與外界進行普通的數據通信。
應用示例2 從網際網路對家庭內部網絡的訪問用戶出門前打開網關，並使得網關中的無線寬帶網絡適配器與家庭外部的3G/4G網絡 (如WCDMA)進行連接，並獲得一個網際網路上的IP位址。
假定其家中客廳放置了 一個櫃式智能空調，能通過ZigBee協議與網關進行連接。 則用戶在即將回家之前可以在公司使用網頁形式，通過網際網路訪問家庭的外部IP位址。這 時網關的遠程訪問控制器會要求用戶輸入身份確認信息，身份識別通過後，該控制器會通 過某些現有機制建立一條安全的連結，並提供web頁面給用戶使用。該用戶此時可以通過 頁面上的特定連接，如「查詢設定溫度」，來要求空調將相應信息通過web形式傳給用戶。類 似地，用戶也可以通過某個連接，如「開啟空調」來進行某些控制操作。
以上僅為本發明的優選實施案例而已，並不用於限制本發明，本發明還可有其他 多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發 明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求 的保護範圍。
顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，並且在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示 出或描述的步驟，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
權利要求
1.一種家庭無線網絡，其特徵在於，所述家庭無線網絡包括無線節點和網關，所述網關 進一步包括遠程訪問控制器和網際網路(Web)應用接口，所述無線節點用於，通過所述網關接入無線寬帶接入網絡；所述遠程訪問控制器用於，當遠程終端通過所述無線寬帶接入網絡訪問所述無線節點 時，對所述遠程終端的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制；所述Web應用接口用於，為授權用戶提供對所述無線節點進行訪問的Web應用接口。
2.如權利要求1所述的家庭無線網絡，其特徵在於，所述網關還包括家庭設備接口控制器，所述家庭設備接口控制器與所述無線節點以基 於通用即插即用(UPnP)的方式連接，組成一個共享的家庭內部網絡。
3.如權利要求2所述的家庭無線網絡，其特徵在於，所述家庭設備接口控制器進一步包括802. 11、無線區域網(LAN)、藍牙，和/或ZigBee 主控設備；所述無線節點包括但不限於支持802. 11協議的數據通信設備；支持藍牙協議的智能 設備；支持ZigBee協議的智能家電、智能設備、監控器。
4.如權利要求1所述的家庭無線網絡，其特徵在於，所述網關還包括無線寬帶網絡適配器，用於將所述無線節點接入所述無線寬帶接入網
5.如權利要求2所述的家庭無線網絡，其特徵在於，所述網關還包括服務質量控制器，用於根據預先的配置對所述家庭內部網絡中的各無 線節點間的通訊質量進行控制。
6.如權利要求1至5之任一項所述的家庭無線網絡，其特徵在於，所述網關還包括配置策略接口，用於完成如下配置中的一種或任意組合 寬帶配置，用於對所述無線寬帶網絡適配器進行配置； 安全策略配置，用於配置所述遠程訪問控制器的安全控制策略； Web應用配置，用於配置所述Web應用接口的訪問接口 ； QoS配置，用於配置所述無線節點的服務質量的策略；設備接入控制列表，用於制定所述家庭設備接入控制器中允許接入所述家庭內部網絡 的接入允許策略；接口設備配置，用於對所述主控設備進行配置。
7.一種家庭無線網絡的實現方法，其特徵在於，所述方法包括 家庭內部網絡中的無線節點通過網關接入無線寬帶接入網絡；遠程終端通過所述無線寬帶接入網絡訪問所述無線節點時，所述網關對所述遠程終端 的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制，以及對所述無線節點進行訪問 的Web應用接口。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述家庭內部網絡包括但不限於802. 11協議族、LAN、藍牙、ZigBee網絡。
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述無線節點包括但不限於支持802. 11協議的數據通信設備；支持藍牙協議的智能 設備；支持ZigBee協議的智能家電、智能設備、監控器。
10.如權利要求7、8或9所述的方法，其特徵在於，所述家庭內部網絡中的各無線節點採用共享帶寬的方式與所述無線寬帶接入網絡進 行交互，其中所述交互包括純數據傳輸以及基於Web的服務。
11.如權利要求7、8或9所述的方法，其特徵在於，所述無線寬帶接入網絡包括但不限於既存的寬帶碼分多址(WCDMA )、CDMA2000、 時分同步碼分多址(TD-SCDMA)、全球微波互聯接入(WiMax)、時分雙工(TDD)/頻分雙工 (FDD)-長期演進LTE無線網絡。
12.如權利要求7、8或9所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 根據預先的配置對家庭內部網絡中的各無線節點間的通訊質量進行控制。
全文摘要
本發明公開了一種家庭無線網絡及其實現方法，該家庭無線網絡包括無線節點和網關，該網關進一步包括遠程訪問控制器和Web應用接口，無線節點用於，通過網關接入無線寬帶接入網絡；遠程訪問控制器用於，當遠程終端通過無線寬帶接入網絡訪問無線節點時，對遠程終端的訪問權限進行控制，並為授權用戶提供安全的訪問機制；Web應用接口用於，為授權用戶提供對無線節點進行訪問的Web應用接口。採用本發明，不僅能使家庭內部的無線節點接入既存的無線寬帶接入網，與外界進行普通的數據通信，還能夠通過無線寬帶接入網對家庭內部的智能設備進行訪問控制。
文檔編號H04L12/28GK102035703SQ20101057671
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者谷裕 申請人:中興通訊股份有限公司